永磁电机5-永磁同步电机2013
永磁同步电机工作原理 ppt课件
PMSM电机的FOC控制策略
4、坐标变换
（1）Clarke（3s/2s）变换
B
N 3iB
N 2 i
60
N3 ：三相绕组每相绕组匝数 N 2 ：两相绕组每相绕组匝数
A
60
O N 2 i
各相磁动势为有效匝数与电流 的乘积，其相关空间矢量均位 于有关相的坐标轴上。
C
N 3iC
PMSM电机的FOC控制策略
VFVFVF 1 2 3、VFVFVF 2 3 4、VFVFVF 3 4 5、VFVFVF 4 5 6、VFVFVF 5 6 1、VFVFVF 6 1 2、VFVFVF 1 2 3 ...
U1
H1 H2 H3
译 码 电 路
VF1
VF3
VF5
A B
C
VF4
VF6
VF2
Y联结三三通电方式的控制原理图
PMSM和BLDC电机的工作原理
vab
0
Vd
1 Vd 3
2
t
van
0
2 Vd 3
M
t
Y联结三三通电方式相电压和线电压波形
Tc 1 2导通时合成转矩 a) VF6VFVF 2
b) VFVF VF 导通是合成转矩
1 2 3
c)三三通电时合成转矩
Tb Ta 2 To 2 Ta Tb T Tc 2 T c b
Ta To Tc
转子
转子采用永磁体，目前主要以钕铁硼作
为永磁材料。 采用永磁体简化了电机的 结构，提高了可靠性，又没有转子铜耗， 提高电机的效率。
PMSM和BLDC电机的结构
PMSM按转子永磁体的结构可分为两种
永磁同步电机工作原理
PMSM和BLDC电机的应用范围
交通运输 电动自行车、电动汽车、混合动力车、 城轨车辆、机车牵引
家用电器 冰箱、空调等（单位体积功率密度高、 体积小）
永磁同步电机工作原理
PMSM和BLDC电机的结构
模拟结构图
A⊕
Z⊙
B⊕
b g
r
⊙Y
r g
b
⊕C
⊙X
永磁同步电机工作原理
PMSM和BLDC电机的结构
Ta Tc
Tc Tbc
Tb
Ta
Tac
Tbc
Tc Tba
Tab Tca
a)
b)
c)
Y联结绕组两两通电时的合成转矩矢量图
永磁同步电机工作原理
PMSM和BLDC电机的工作原理
（2）三三通电方式
每一瞬间有三个功率开关导通，每隔60度换相一次， 每个功率开关导通180度电角度。导通顺序为
V F 1 V F 2 V F 3 、 V F 2 V F 3 V F 4 、 V F 3 V F 4 V F 5 、 V F 4 V F 5 V F 6 、 V F 5 V F 6 V F 1 、 V F 6 V F 1 V F 2 、 V F 1 V F 2 V F 3 . . .
dt
rd
d Ldid f
q Lqiq
T e3 2pn fiq(L dL q)idiq
永磁同步电机工作原理
PMSM和BLDC电机的工作原理
BLDC电机控制方式 （1）两两通电方式
每一瞬间有两个功率开关导通，每隔60度换相一次，
每次换相一个功率开关，每个功率开关导通120度电
角度。导通顺序为 V F 1 V F 2 、 V F 2 V F 3 、 V F 3 V F 4 、 V F 4 V F 5 、 V F 5 V F 6 、 V F 6 V F 1 . . .
第5章三相永磁同步电动机直接转矩控制
第5章 三相永磁同步电动机直接转矩控制
te p
1 f s sin sf Ls
(5-5)
式(5-5)中， 转子磁链矢量 ψ f 的幅值不变， 若能控制定子磁链矢量 ψ s 的 幅值为常值，电磁转矩就仅与 sf 有关， sf 称负载角，通过控制 sf 可 以控制电磁转矩，这就是 PMSM 直接转矩控制基本原理。 在 ABC 轴系中，定子电压矢量方程为
便成为式(5-5)的形式。虽然插入式和内装式 PMSM 产生了磁阻转矩，但是两者直 接转矩控制原理相同。 电动机电磁功率可表示为
p e t e Ωs
(5-23)
式中， Ωs 为机械角速度， Ωs ωs p 。
13
现代电机控制技术
第5章 三相永磁同步电动机直接转矩控制
在正弦稳态下， ωr ωs ， e0 ωs f ；在忽略定子电阻 Rs 情况下，
第5章 三相永磁同步电动机直接转矩控制
5.1 控制原理与控制方式
5.1.1 转矩生成与控制 5.1.2 滞环比较控制与控制系统 5.1.3 磁链和转矩估计 5.1.4 电机参数和转速影响 5.1.5 预期电压直接转矩控制
3
现代电机控制技术
第5章 三相永磁同步电动机直接转矩控制
5.1.1 转矩生成与控制
δsr 为定子磁链矢量 ψ s 与转子磁链矢量 ψ r 间的相位差。
10
现代电机控制技术
第5章 三相永磁同步电动机直接转矩控制
2. 插入式和内装式 PMSM
对于插入式和内装式 PMSM，由式(3-57)已知，电磁转矩方程为
t e p[ f iq ( Ld Lq )id iq ]
(5-15)
(5-16) (5-17)
永磁同步电机磁钢涡流损耗模型及其衡量指标
·
转子磁钢
A z3 ν = C3 sh( βy) + D3 ch( βy)
· π π y ν τ
转子铁轭
A z4 ν = C4 e τ νy + D4 e －
( )
( )
(5)
注 :β =
( ) 槡
边界 1 －2
+ jω rμσ
表2 Table 2
边界条件
·
边界条件及其描述方程
Boundary conditions and equations
第7 期
张
磊等:永磁同步电机磁钢涡流损耗模型及其衡量指标 钢护套为不导电材料; 2 ) 涡流场沿电机轴向分布规律不变;
47
0
引
言
永磁同步电机具有功率密度更高， 体积更小， 使 用周期长， 转子不存在附加铜耗， 以及工作时效率更 高， 维护费用低等优点。近年来， 永磁同步电机特别 是内置式永磁电机， 在 电动 汽车 等 功率 密度 要 求 较 高的领域已成为研究热点。为了获得更高的功率密 度， 通过材料改进已很难获得较大的突破， 因此为了 提高车 用 永 磁 电 机 的 功 率 密 度， 势必要提高电机 ［1 ］ 转速 。 但是， 永 磁 同步 电机 特别 是具 有分 数 槽 结 构 的 ， 永磁电机 高速 运 行 时， 由 于 齿 谐 波 ( 开 槽 效应 ) 和 磁路结构不对称会 产 生 幅值 较 高 的 谐 波 磁 场， 并在 ［2 ］ 转子的永磁体中产 生 较 大的 涡 流 损耗 ， 从而造成 过热现象。转子的 热 量 无 法有 效 散 出， 易 造 成磁 钢 失效问题。然而现 有 损耗 模 型， 其关注点主要在定 子侧， 往往忽略转子侧的损耗;对于高速运行的永磁 同步电机， 转子磁 钢 损耗 已 成为影响 其 可 靠运 行 的 一个关键因素。 因 此， 转 子 损耗 特别 是转 子 磁 钢 的 涡流损耗研究， 对 于 完 善 电机 损耗 研究 以 及 可 靠 性 分析都具有十分重要的意义。 目 前 针对 转 子 磁 钢涡 流 损耗 的研究， 相 关 文献 3 － 6］ 进行了研究:文献［ 虽 然也 对 转 子 磁 钢 内 的 涡 流损耗进行了相关的研究工 作， 并 建立 了 与 磁 钢涡 流损耗相关的理论， 但由 于 其模 型复杂 并 且 难 于 使 7 － 8］ 用， 不利于展开影响因素的 分析。 文献［ 则借 ， 助有限元工具分析了磁 钢涡 流 的 影响 因 素 但 缺 乏 必要的理论支撑， 且相 关的 分析 均 以 均 匀 磁 场中 磁 钢的涡流效应， 而 没 有 考虑 实 际 电机 内 部 磁 场的 不 均匀分布以及各次谐波的不同权重。国内也有一些 9 － 16］对 转 子 及 磁 钢 损耗 进行了 研究， 文献［ 在损 耗模型方面取得了一 定 的研究 成果， 但 对 于影响 涡 流损耗的因素缺乏 系统 性研究， 也 并 未 提出 能 够 衡 量涡流损耗的技术性指标。 综 上 所 述， 对 于磁 钢涡 流 损耗 研究 已 经 成为 电 机理论研究的热点， 但 目 前 缺 少 系统 性 分析和影响 机理研究。正是基于 上 述 的 考虑， 本文 从解 析方法 和有限元分析两个方面对影响转子磁钢涡流损耗的 并 研究 衡 量 磁 钢涡 流 损 机理进行了较为深 入 研究， 耗的技术性指标。
五相永磁同步电机与传统三相永磁同步电机对比分析
Ｃｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏｎ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｂｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ Ｆｉ ｖｅ －Ｐｈａ ｓ ｅ Ｐｅ ｒ ｍａ ｎｅ ｎｔ Ｍａ ｇ ｎｅ ｔ Ｓ ｙ ｎｃ ｈｒ ｏ ｎ ｏ ｕｓ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ ａ ｎｄ Ｔｈｅ Ｔｒ ａ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ Ｔｈｒ ｅ ｅ －Ｐｈ ａ ｓ ｅ Ｐｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ Ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ Ｓｙ ｎ ｃ ｈｒ ｏ ｎｏ ｕｓ Ｍｏ ｔ ｏｒ Ｔ ＡＯ Ｔ ａ ｏ， ＨＵ Ａ Ｌｉ ａ ｎ ｇ— ｈ ａ ｏ， ＭＡ Ｘｉ ａ ｏ — ｙ ａ ｎ， Ｌ Ｉ Ｕ ｌ ｉ ｅ， ＷＡＮＧ Ｓ ｈｕ － ｍｅ ｉ
…
焦 鱼 …
４ ５ － 塑旦 … … … … … … … …… … … … ． ．
…
五 相 永 磁 同步 电机 与传 统 三 相 永磁 同步 电机 对 比分 析
陶 涛， 花 良浩 ， 马小燕 ， 刘 贺， 王树梅
（ 扬州工业职业技术学 院 ， 扬州 ２ ２ ５ １ ２ ７ ）
摘
要： 首先 阐述 了五相永 磁同步电机和三相永磁 同步 电机 容错控 制运行 的方法 ， 并 比较 分析 了它们 的工作
性能 ； 其次 ， 具体 、 详尽 阐述 了五相永磁 同步电机较传统三 相永磁 同步 电机输 出电磁转矩 特性好 的根本原 因 ； 讨论
了五相永磁 同步 电机实现低压大功率驱动运行 的机理 ； 介绍 了五相永磁 同步 电机定 子绕组通过 注入 电流三 次谐 波 以增大其 电磁转矩 ， 并实现五相永磁同步 电机兼具有无刷直流 电机功率密度 高和正弦波永磁 同步电机可控性 好的
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｐｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｓ ｙ ｎｃ ｈｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｍｏ ｔ ｏ ｒ；ｆ ｉ ｖ ｅ －ｐｈ ａ ｓ ｅ；ｔ ｈｒ ｅ ｅ—ｐ ｈａ ｓ ｅ；ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｔ ｏ ｌ ｅ ｒ ａ ｎｔ ａ ｎａ ｌｙ ｓ ｉ ｓ ；ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｒ ｉ ｐ ｐ ｌ ｅ ａ — ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ；ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
永磁同步电机
b
2
us (001)
c
3
c
us (101)
PMSM电机的FOC控制策略
选定定子坐标系中的 a 轴与P a r k 矢量复平面的实轴
重合，则其三相物理量 Xa(t)、 Xb(t)、 Xc(t)的 P a r k 矢
量X ( t ) 为：
PMSM和BLDC电机的结构
（2）内埋式（IPMSM）
交直轴电感:Lq>Ld 气隙较小，有较好的 弱磁能力
PMSM和BLDC电机的结构
无刷直流电机
永磁体的弧极为180度，永磁体产生的气 隙磁场呈梯形波分布，线圈内感应电动 势亦是交流梯形波
定子绕组为Y或 联结三相整距绕组
由于气隙较大，故电枢反应很小
N2i N3iA N3iB cos 60 N3iC cos 60
N3
(iA
1 2
iB
1 2
iC
)
N2i N3iB sin 60 N3iC sin 60
3 2 N3 (iB iC )
i i
N3 N2
1 0
1 2 3 2
1 2
3 2
iA iB iC
PMSM电机的FOC控制策略
假设： 1)忽略电动机铁心的饱和；
2)不计电动机中的涡流和磁滞损耗；
3)转子无阻尼绕组。
永磁同步电动机在三相定子参考坐标系中的数学
模型可以表达如下：
定子电压：
us
Rsis
ds
dt
定子磁链： s Lsisfejr
电磁转矩：
Te
3 2
np
s
is
PMSM和BLDC电机的工作原理
永磁同步电动机在 坐标系中的数学模型可
永磁电机2-永磁体2013
第一讲 永磁材料及其磁路计算
2.3.2.永磁电机外部磁路
–
永磁电机中永磁体向外部磁路提供磁通，外部磁路计算方法与 以前相同，只是注意一些特殊之处。 主磁路 主磁通 主磁导（通过主磁路计算） 漏磁路 漏磁通 漏磁导（漏磁导难以准确计算，通常以漏磁系数表示）
漏磁系数
总磁通 1 主磁通
永磁电机漏磁系数分为极间漏磁系数和端部漏磁系数，对磁 路计算的准确性有重要影响，漏磁场分出复杂，准确估算困 难，一般按照磁极结构凭经验选取或通过电磁场有限元求取
Fm Rm
第一讲 永磁材料及其磁路计算
2.3.1.永磁体的等效磁路
–
永磁体在整个磁路中相当于一个带内磁阻的磁源 （压源或流源）
0 r S m
hm Hhm r Fm Rm
m BSm Br S m 0 r HSm r r Br S m 称为虚拟内禀磁通
永磁体安放在定子上，（永磁直流电机） 永磁体安放在转子上，无槽（永磁同步电机） 永磁体安放在转子上，有槽（异步启动永磁同步电机）
第一讲 永磁材料及其磁路计算
2.3.5.永磁电机的等效磁路：
外磁路的等效磁路：
永磁电机的等效磁路：
第一讲 永磁材料及其磁路计算
1.3主要永磁材料的性能：稀土钴
第一讲 永磁材料及其磁路计算
1.3主要永磁材料的性：稀土钴
第一讲 永磁材料及其磁路计算
1.3.主要永磁材料的性能：钕铁硼
第一讲 永磁材料及其磁路计算
主要永磁材料的性能：钕铁硼
第一讲 永磁材料及其磁路计算
1.3主要永磁材料的性能：钕铁硼
3.气隙系数的确定：
永磁同步电机控制系统发展现状及趋势
永磁同步电机控制系统发展现状及趋势摘要：永磁同步电机具有高功率密度、高效率和高可靠性等优点，在现代工业中应用广泛，相关控制理论得到了长远发展。
基于此，本文总结梳理了永磁同步电机控制系统的发展现状，然后论述了各控制系统的特点，最后展望了基于滑模控制的永磁同步电机控制系统的发展趋势，以期为未来永磁同步电机控制系统的进一步发展提供参考。
关键词：永磁同步电机；控制系统；发展现状；滑模控制；发展趋势引言：自永磁同步电机诞生以来，因其具有一系列优异特性，得到了广泛研究，同时伴随着永磁材料和半导体器件的发展，永磁同步电机获得了长足发展。
同时，随着相关控制理论的发展，永磁同步电机控制系统也随之进化，控制精度越来越高。
因而在现代工业中，永磁同步电机广泛应用于国民经济、航空航天等众多领域，发挥着重要作用。
相应的，随着技术产品的发展，对永磁同步电机的控制精度要求越来越高，故将各种先进控制方法应用的永磁同步电机的研究也不断涌现。
1永磁同步电机发展概况永磁同步电机与其他电动机最大不同之处在于励磁电流是依靠永磁体产生。
因此永磁同步电机具有以下优势[1]：（1）采用永磁材料，高速运行过程中发热少，避免了电机工作时转子发冷却难的问题，同时寿命也得到了提高；（2）永磁同步电机功率更高，可以达到97%左右；（3）永磁同步电机功率密度更高，在较小尺寸下即可实现较高的功率和转矩。
1.1永磁同步电机发展历史永磁同步电机的发展可总结为三个阶段[2]：（1）20世纪六七十年代，这个阶段由于稀土材料未得到充分开发，价格昂贵，导致永磁同步电机成本高昂，仅在航空航天等高要求行业得到应用；（2）20世纪八十年代，随着价格稍低的铅铁硼永磁材料的出现和电子控制技术的逐步成熟，永磁同步电机成本降低，同时控制相对容易实现，因而也逐步应用于民用领域；（3）自20世纪九十年代至今，伴随着永磁材料价格的降低、电力电子技术和微处理器技术的发展，永磁同步电机的驱动系统研发应用也得到了明显发展，应用领域进一步扩大，尤其是近十年，永磁同步电机已经成为国民经济中电机驱动系统的第一选择。
永磁同步电机基础知识
(一) PMSM 的数学模型交流电机是一个非线性、强耦合的多变量系统。
永磁同步电机的三相绕组分布在定子上，永磁体安装在转子上。
在永磁同步电机运行过程中，定子与转子始终处于相对运动状态，永磁体与绕组，绕组与绕组之间相互影响，电磁关系十分复杂，再加上磁路饱和等非线性因素，要建立永磁同步电机精确的数学模型是很困难的。
为了简化永磁同步电机的数学模型，我们通常做如下假设：1) 忽略电机的磁路饱和，认为磁路是线性的；2) 不考虑涡流和磁滞损耗；3) 当定子绕组加上三相对称正弦电流时，气隙中只产生正弦分布的磁势，忽略气隙中的高次谐波；4) 驱动开关管和续流二极管为理想元件；5) 忽略齿槽、换向过程和电枢反应等影响。
永磁同步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程组成，在两相旋转坐标系下的数学模型如下：(l)电机在两相旋转坐标系中的电压方程如下式所示:d d s d d c q q q s q q c d di u R i L dt di u R i L dt ωψωψ⎧=+-⎪⎪⎨⎪=++⎪⎩其中，Rs 为定子电阻；ud 、uq 分别为d 、q 轴上的两相电压；id 、iq 分别为d 、q 轴上对应的两相电流；Ld 、Lq 分别为直轴电感和交轴电感；ωc 为电角速度；ψd 、ψq 分别为直轴磁链和交轴磁链。
若要获得三相静止坐标系下的电压方程，则需做两相同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，如下式所示。
cos sin 22cos()sin()3322cos()sin()33a d b q c u u u u u θθθπθπθπθπ⎛⎫ ⎪-⎛⎫⎪⎛⎫ ⎪⎪=--- ⎪ ⎪⎪⎝⎭ ⎪⎪⎝⎭ ⎪+-+⎝⎭(2)d/q 轴磁链方程： d d d f q q qL i L i ψψψ=+⎧⎪⎨=⎪⎩ 其中，ψf 为永磁体产生的磁链，为常数，0f r e ωψ=，而c r p ωω=是机械角速度，p 为同步电机的极对数，ωc 为电角速度，e0为空载反电动势，其值为每项倍。
永磁同步电机学习笔记
1.内功率因数角：定子相电流与空载反电势的夹角,定子相电流超前时为正;2.功率角转矩角：外施相电压超前空载反电势的角度,是表征负载大小的象征;3.功率因数角：外施相电压与定子相电流的夹角;4.内功率因数角决定直轴电枢反应是出于增磁还是去磁状态的因素;5.实际的空载反电势由磁钢产生的空载气隙磁通在电枢绕组中感应产生,当实际反电势大于临界反电势时,电动机将处于去磁工作状态;空载损耗与空载电流是永磁电机出厂试验的两个重要指标,而空载反电势对这两个指标的影响尤其重大;空载反电势变动时空载损耗和空载电流也有一个最小值,空载反电势设计得过大或过小都会导致空载损耗和空载电流的上升,这是因为过大或过小都会导致空载电流中直轴电流分量急剧增大的缘故;还对电动机的动、稳态性能均影响较大;永磁机的尺寸和性能改变时,曲线定子电流I=fE是一条V形曲线;类似于电励磁同步机定子电流和励磁电流的关系曲线6.由于永磁同步电动机的直轴同步电抗一般小于交轴同步电抗,磁阻转矩为一负正弦函数,因而矩角特性曲线上最大值所对应的转矩角大于90度,而不像电励磁同步电机那样小于90度;这是一个特点;7.工作特性曲线：知道了空载反电势、直轴同步电抗、交轴同步电抗和定子电阻后,给出一系列不同的转矩角,便可以求出相应的输入功率,定子相电流和功率因数,然后求出电动机在此时的损耗,便可以得到电动机出去功率和效率,从而得到电动机稳态运行性能与输出功率之间的关系曲线,即为电动机工作曲线;8.铁心损耗：电动机温度和负载变化导致磁钢工作点改变,定子齿、轭部磁密也随之变化;温度越高,负载越大,定子齿、轭部的磁密越小,铁耗越小;工程上采用与感应电机铁耗类似的公式,然后进行经验修正;9.计算极弧系数：气隙磁密平均值与最大值的比值;它的大小决定气隙磁密分布曲线的形状,因而决定励磁磁势分布的形状、空气隙的均匀程度以及磁路的饱和程度;其大小还影响气隙基波磁通与气隙总磁通比值,即磁钢利用率,和气隙中谐波的大小;10.永磁电机气隙长度：是非常关键的尺寸;尽管他对于永磁机的无功电流影响不如感应电机敏感,但对于交直轴电抗影响很大,继而影响电动机的其他性能;还对电动机的装配工艺和杂散损耗影响较大;11.空载漏磁系数：是很重要的参数,是空载时总磁通与主磁通之比,是个大于1 的数,反映空载时永磁体向外磁路提供的总磁通的有效利用程度;空载漏磁系数以磁导表示的表达式又正好是负载时外磁路应用戴维宁定理进行等效转换的变换系数,同时由于负载情况的不同,电枢磁动势大小不同,磁路的饱和程度也随之改变,气隙磁导、漏磁导和空载漏磁系数都不是常数;一方面,空载漏磁系数大表明漏磁导大,磁钢利用率差;另一方面,空载漏磁系数大表明电枢反映的分流作用大,电枢反应对磁钢的实际作用值就小,磁钢的抗去磁能力强;它不仅标志着磁钢的利用程度,而且对磁钢材料的抗去磁能力和电动机性能有较大影响,还对弱磁扩速有影响;极弧系数越大,气隙长度越小,点击的极间漏磁系数越小;在正常设计范围内,磁钢磁化方向长度越大,电机的气隙长度却大,磁钢端部漏磁计算系数越大;12.对调速永磁同步电动机来讲,磁钢去磁最严重的情况是运行中的电动机绕组突然短路;短路电流产生直轴电枢磁动势而对磁钢起去磁作用;13.计算交直轴电抗时,可不考虑直轴电枢反映电抗的非线性,但是必须考虑交轴磁路的饱和对交轴电枢反映电抗的影响;14.相对地,直轴电枢反映电抗对永磁机性能影响比交轴电枢反映更加敏感;增加磁钢磁化方向长度以减小直轴电枢反映电抗,可以明显提高电动机的过载能力;为得到较高的功率因数和空载反电势,可增加绕组匝数和铁心长度,但同时会导致直、交轴电枢反映电抗,使得电动机过载能力变小;15.表面凸出式永磁电机性能类似于隐极,故而交直轴电枢反映磁密的波形系数等于1;表面式转子磁路结构分为凸出式和插入式;由于永磁材料的相对回复磁导率接近1,故表面凸出的电磁性能属于隐极转子结构;表面插入式的相邻两永磁磁极间有着磁导率很大的铁磁材料,故在电磁性能上属于凸极转子结构;16.负载法既可以考虑磁路的饱和,又计及直、交轴磁场的相互影响共磁路;17.磁钢尺寸设计不合理、漏磁系数过小、电枢反映过大、所选用磁钢的内禀矫顽力过低和电动机工作温度过高等因素都可以导致电动机中永磁体的失磁;因此要准确计算和合理设计磁钢的最大去磁工作点;18.永磁同步机一般设计的即便在轻载运行时功率因数和效率也比较高,是一个非常可贵的优点;19.设计中可通过增大绕组串联匝数和增加磁钢用量来提高空载反电势;前者只能在电动机起动转矩、最小转矩、失步转矩有裕度的前提下实现；后者要保证电机磁路不能过于饱和及制造成本的问题;20.较高的空载反电势不仅可以提高稳态运行是功率因数,还可以使得运行于冲击负载下的永磁同步机具有较强的稳定性、高的平均功率因数和平均效率;较高功率因数还使得定子电流变小、铜耗下降、效率提高和温度下降;故而设计高功率因数的永磁机是提高电动机效率的一条重要途径;21.永磁机杂散损耗比同规格感应机大;前者气隙磁场谐波含量比后者大;极弧系数磁钢槽及隔磁措施有关设计不合理,气隙磁场谐波尤其大;采用Y星形接法双层短距或正弦绕组,合理设计极弧系数,减小槽开口宽或采用闭口槽、磁性槽楔减小齿磁导谐波导致的杂耗,但漏磁系数和槽漏抗有所增大;适当加大气隙长度;通常要大于~0.02cm,容量越大大的越多;22.变频器供电加上转子位置闭环控制系统构成自同步永磁机;反电势和供电波形都是矩形波的电动机叫无刷直流电动机,都是正弦波的叫正弦波永磁同步电动机;23.矩形波永磁机中磁钢所跨极弧角小于180°时,随着极弧角的增大,电动机的平均转矩也单调增大;但是电动机的纹波转矩含量与极弧角的关系则较为复杂,设计是要同时考虑这两个因素;24.只有当电流与反电势同向时电动机才能得到单位电流转矩的最大值;定子磁动势空间矢量与永磁体磁场空间矢量正交25.正弦波永磁同步机的控制运行是与系统中的逆变器密切相关的,其运行性能收逆变器制约;最明显的是电动机的相电压有效值的极限值和相电流的有效极限值要受到逆变器直流侧电压和逆变器的最大输出电流的限制;当逆变器直流侧电压最大值为U时,Y接的电动机可达到的最大基波相电压有效值U1=U/根号6;在dq轴系统中的电压极限值为u=根号3U;26.电压极限椭圆：对某一给定转速,电动机稳态运行时候,定子电流矢量不能超过该转速下的椭圆轨迹最多落在椭圆上;随着转速的提高,电压极限椭圆的长轴与短轴与转速成反比相应缩小,形成了一簇椭圆曲线;27.电流极限圆：定子电流空间矢量既不能超过电动机的电压极限椭圆,也不能超过电流极限圆;轴代表永磁转矩,恒转矩曲线上各点是永磁转矩和磁阻转矩的合成;当转矩小时,最大转矩/电流轨迹靠近q轴,表明永磁转矩起主导作用；当转矩增大时,与电流平方成正比的磁阻转矩要比与电流呈线性关系的永磁转矩增加的更快,故会远离q轴;进一步,定子齿的局部饱和将导致定子电流增加时电动机最大转矩/电流轨迹想q轴靠近;29.矢量控制方法：1直轴电流i=0控制;从端口看相当于一台他励直流电动机,定子电流中只有交轴分量,且定子磁动势空间矢量与磁钢磁场空间矢量正交;对表面凸出式转子磁路结构来说,此时单位定子电流获得最大转矩;此时,电动机的最高转速即取决于逆变器可提供的最高电压,也决定于电动机输出转矩;电动机可达到的最高电压越大,输出转矩越小,最高转速越高;30.一般对于调速永磁机主要的要求是：调速范围宽、转矩和转速平稳、动态响应快速准确、单位电流转矩大;31.调速永磁同步电动机是与相匹配的功率系统的有关性能密不可分;设计时根据传动系统的应用场合和有关技术经济要求,首先确定电动机的控制策略和逆变器的容量,然后根据电机设计有关知识来设计电动机;传动系统的主要特征是它的调速范围和动态响应性能;调速范围分为恒转矩调速区和恒功率调速区;用工作周期来表示电动机的运行过程;动态响应性能常常以静止加速到额定转速所需要的加速时间来表示kW 级别的电动机一般仅几十ms;最大转矩是额定转矩的3倍左右;33.调速永磁同步电机的主要尺寸可以由所需的最大转矩和动态响应性能指标确定;当最大电磁转矩指标为max ()T N m ⋅,则有：24max 11104ef i T B L D A δ-=⨯-----------------------1 式中 1B δ ------气隙磁密基波幅值T ；A ----- 定子电负荷有效值A/cm,11dpmNI K A p τ=-----------------------------------2当选定电动机的电磁负荷后,电动机的主要尺寸62max 11410i ef T D L P τ⨯=--------------------------------3 动态响应性能指标的要求体现为在最大电磁转矩作用下,电动机在时间b t 内可线性地由静止加速到转折速度此时的转折速度又称为基本转速b ω,即 max b bJ J T p t pt ωω∆==∆--------------------------------4 式中 J-------电动机转子和负载的转动惯量^2;电动机的最大电磁转矩与转动惯量之比max b bT J pt ω=------------------------------------5 而电动机的转子转动惯量可近似表示为471()1022i Fe ef D J L πρ-=⨯-------------------------6 将1和6代入5就可以得到定子外径1i D =从而确定了定子内径和铁心长度这两个主要尺寸;定子外径的确定在保证散热的前提下可以为提高电动机效率而增大外径和降低成本而减小外径;34.永磁体设计磁钢尺寸连同电动机转子磁路结构,便决定了电动机的磁负荷,而磁负荷则决定着电动机的功率密度和损耗;表面转子磁路结构,磁钢尺寸近似地： {{21R M R M p h B B b δματ=-=-------------------------835.磁钢磁化方向长度直接决定了电动机直轴电感的大小和永磁磁链的大小;36.磁钢的磁化方向长度与电动机气隙长度由很大关系,气隙越长,磁钢的磁化方向长度也越大;37.正弦波永磁同步电动机中磁钢产生的气隙磁密并不呈正弦波分布,因而时必须合理设计电枢绕组以减少转矩纹波;38.影响PM停转时定位精度的主要原因是PM的定位力矩——该力矩力图使电动机转子定位与某一位置;定位力矩主要由转子中的磁钢与定子开槽的相互影响而产生;当磁钢的磁极宽度为整数个定子齿距时,可使得齿磁导谐波引起的定位力矩得到有效的抑制;39.直轴d轴：主磁极轴线纵线；交轴q轴：转子相临磁极轴线间的中心线为交轴横轴;40.集中绕组的优点：绕组端接部分缩短,导线用量减少,绕组线圈电阻降低,铜耗减少,电机效率提高,成本降低,制造周期缩短;缺点：电机的绕组因数减小,定子磁动势中的谐波含量增加及定子齿槽效应对磁场分布的影响增大,使得电机的脉动转矩增大;41.分数槽集中绕组：这种绕组的特点是电机每对极内包含的槽数小于3,是一个分数Q/p小于3,故称为分数槽绕组,但是定子总槽数必须是3的倍数,即Q/3=整数,才能构成三项对称绕组;。